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Gleichgewichtsverteilung Markov-Kette

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Tags: Gleichgewichtsverteilung, Markov-Kette

 
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mathefragen123abc

mathefragen123abc aktiv_icon

12:08 Uhr, 08.08.2022

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Hallo Experts,

ich möchte die Gleichgewichtsverteilung meiner Markov-Kette mit der Übergangsmatrix:
(0,70,300,20,50,30,10,40,5)
bestimmen.

Die drei Gleichgewichtsbedingungen schauen so aus:
π0=0,7π0+0,2π1+0,1π2
π1=0,3π0+0,5π1+0,4π2
π2=0,3π1+0,5π2

Ich komme leider nicht auf folgende Ergebnisse:
π0=1337
π1=1537
π2=937

Wie komme ich von den drei Gleichgewichtsbedingungen auf die Lösung?

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Online-Nachhilfe in Mathematik
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HAL9000

HAL9000

12:41 Uhr, 08.08.2022

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Das ist noch nicht das gesamte System, es fehlt noch die Normierungsgleichung

1=π0+π1+π2.

Von deinen drei Gleichungen ist eine sowieso obsolet, weil sie wegen "Zeilensumme = 1" in der stochastischen Matrix sich aus den anderen beiden ergibt.
mathefragen123abc

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13:10 Uhr, 08.08.2022

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Die Normierungsgleichung ist mir neu. Soll ich die Gleichgewichtsbedingungen gleich der Normierungsgleichung setzen? Bzw. ist mir der Rechenweg gar nicht klar.
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HAL9000

HAL9000

13:22 Uhr, 08.08.2022

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Es sollte dir nicht neu sein, dass die Gesamtwahrscheinlichkeit einer Verteilung gleich 1 sein muss - nichts anderes drückt diese Gleichung aus:

Ansonsten würde auch π0=13,π1=15,π2=9 dein Gleichungssystem erfüllen - probier es aus!

----------------------

Wie ich oben schrieb, eine deiner drei Gleichungen ist obsolet - sagen wir die dritte. Die Normierungsbedingung hinzugenommen geht es dann um das System

(-0.30.20.10.3-0.50.4111)(π0π1π2)=(001),

welches du mit den dir bekannten Methoden lösen kannst.
mathefragen123abc

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15:48 Uhr, 08.08.2022

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Ich muss leider nochmal so blöd fragen, aber kannst du mir bitte deinen Lösungsweg erklären? Weil bei mir kommen total falsche Ergebnisse raus...
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pivot

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16:06 Uhr, 08.08.2022

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Wo genau liegt dein Problem? Zeig doch mal was du gerechnet hast Dann kann Hal ganz konkret helfen.
Es ist möglich Dateien (Bilder) anzuhängen.
mathefragen123abc

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16:42 Uhr, 08.08.2022

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Um ehrlich zu sein bin ich noch bei der Matrix von Hal hängen geblieben. Es wird P transformiert und P-1 gerechnet, aber nur für für die Hauptdiagonale.
Und danach habe ich nicht verstanden, ob ich nun die Gleichgewichtsbedingungen nach π0,π1,π2 auflösen soll oder ob ich diese mit der Normierungsbedingung gleichsetzen werden (bzw. habe ich beides probiert und keine richtigen Ergebnisse erhalten).
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pivot

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17:09 Uhr, 08.08.2022

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>>Um ehrlich zu sein bin ich noch bei der Matrix von Hal hängen geblieben. Es wird P transformiert und P-1 gerechnet, aber nur für für die Hauptdiagonale.<<

Sei P die Übergangsmatrix, dann ist 3x3 Matrix in der Gleichung von Hal gleich P-E. Dabei ist E eine 3x3 Einheitsmatrix. Deswegen werden jeweils nur bei den Werten auf der Hauptdiagonalen 1 abgezogen.
Zusätzlich wird die dritte Zeile ersetzt durch π0+π1+π2=1.

Nun die Matrix-Gleichung als eine explizite lineare Gleichung hinschreiben. Du hast dann ein Gleichungssystem mit 3 Gleichungen und 3 Unbekannten. Da gibt es verschiedene Herangehensweisen.

Ein Möglichkeit ist die erste Gleichung und die zweite Gleichung zu addieren. Da fällt π0 weg. Die Gleichung nach π1 auflösen. π1 wird somit durch π2 ausgedrückt.

Dann das zweifache der zweiten und die dritte Gleichung addieren. Hier fällt π1 weg. Die Gleichung nach π0 auflösen. π0 wird somit durch π2 ausgedrückt.

Die Terme für π1 und π0 in eine der drei Ausgangsgleichungen einsetzen. Du erhältst dann eine Gleichung in der nur noch π2 auftaucht. Diese Gleichung lösen.
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mathefragen123abc

mathefragen123abc aktiv_icon

17:23 Uhr, 08.08.2022

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Supi jetzt habe ich es verstanden. Vielen Dank euch beiden.
Frage beantwortet
mathefragen123abc

mathefragen123abc aktiv_icon

17:24 Uhr, 08.08.2022

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Supi jetzt habe ich es verstanden. Vielen Dank euch beiden.
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pivot

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17:25 Uhr, 08.08.2022

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Ging jetzt doch schneller als ich dachte. Freut uns, dass alles klar ist.
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HAL9000

HAL9000

10:37 Uhr, 09.08.2022

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> Sei P die Übergangsmatrix, dann ist 3x3 Matrix in der Gleichung von Hal gleich P-E.

Kleine Korrektur noch - ist mir beim ersten Durchlesen entgangen: Tatsächlich ist es die Matrix PT-E, denn die Bestimmungsgleichung (ohne Normierung) für die stationäre Verteilung π ist πTP=πT bzw. transponiert dann eben PTπ=π und umgestellt (PT-E)π=0.